Uma unidade de eletrólise usa 1,00×10^6 kJ de energia elétrica renovável. Reação global: 2 H2O(l) ? 2 H2(g) +…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma unidade de eletrólise usa 1,00×10^6 kJ de energia elétrica renovável. Reação global: 2 H2O(l) ? 2 H2(g) + O2(g). Considere ?G° = 237,1 kJ·mol?¹ por mol de H2 produzido. Calcule a massa de H2 obtida e a energia específica (kJ·kg?¹). Proponha duas medidas para reduzir impacto ambiental e aumentar eficiência do processo.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: mols H2 = 1,00×10^6 kJ ÷ 237,1 kJ·mol?¹ = 4,218×10^3 mol. Massa H2 = 4,218×10^3 mol × 2,016 g·mol?¹ = 8,505×10^3 g = 8,505 kg. Energia específica = 1,00×10^6 kJ ÷ 8,505 kg ˜ 1,18×10^5 kJ·kg?¹. Medidas sugeridas: 1) reduzir perdas elétricas e overpotencial com catalisadores de baixa tensão e otimizar membranas; 2) integrar recuperação de calor e uso de energia residual/renovável, operar em alta pressão para reduzir compressão posterior e reciclar calor para pré-aquecimento da água.
Explicação
1) Divida energia por ?G° para obter mols H2; multiplique por MM(H2)=2,016 g·mol?¹ para massa. 2) Energia específica = energia total / massa H2. 3) Propor melhorias: melhores catalisadores, recuperação de calor, otimização de membranas e pressão.
Raio-X da questão
eletrólise da água
avaliacao
eletrólise e reações químicas · cálculo de energia e massa
Revisar os conceitos de eletrólise e cálculo de energia específica.
O aluno pode confundir a quantidade de energia necessária para a eletrólise com a quantidade de hidrogênio produzido, não aplicando corretamente a relação entre energia e mols.
educacao_ambiental
criatividade
cientifico
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